進入“棋盤”下半場的計算機教育改革

王娟

（湖南涉外經濟學院信息科學與工程學院，郴州 410014）

進入“棋盤”下半場的計算機教育改革

王娟

（湖南涉外經濟學院信息科學與工程學院，郴州 410014）

0　引言

有關“棋盤”下半場的故事來自于一個古老的傳說：很早以前國際象棋的發明者得到了國王的一個獎勵允諾。國王許諾只要發明家需要什么，他都能滿足。于是發明者提出：希望國王能送給他大米。國王微微一笑，滿口答應了。發明家說他要在棋盤的第一個格子放一粒大米，第二個放兩粒，第三個放四粒，以此類推，每一格的大米數是前一格的兩倍。在棋盤的上半場，大米堆并不是很離譜，在經過32個格子后，得到了40億粒大米，相當于一大片耕地的產量。可是進入棋盤的下半場后，大米的數量多得不可思議，堆起來比珠穆朗瑪峰還要高。棋盤的下半場數量的增長遠遠超過線性增長，徹底超出了我們的預期［1］。

《與機器賽跑》的作者預言，人類的計算機技術發展已經進入了“棋盤”的下半場，計算機的發展按照摩爾定律所言：當價格不變時，集成電路上可容納的元器件的數目，約每隔18-24個月便會增加一倍，性能也將提升一倍。雖然2013年后，晶體管數量密度預計只會每三年翻一番，但是計算機的高速發展已經出現了人類與機器競爭工作的現象。可惜這是一場人類贏不了的比賽，最后計算機一定會取代大多數人類的工作。因此，我們必須學會與計算機協作并發揮人類的特長，才能真正掌握我們的未來。

高校的計算機教育與計算機發展接軌已迫在眉睫。世界各大高校也順應趨勢進行著各種變革。通過查閱哈佛大學（世界排名第一）、牛津大學（世界排名第四）和劍橋大學（世界排名第三）的計算機課程發現，這些一流大學對計算機科學（Computer Science）的重視程度是超乎想象的。

1　哈佛大學計算機課程現狀

哈佛大學開設核心課程，所謂“核心課程”，就是本科生的基礎課，學生必須選出幾門作為必修課。“核心課程”的目的，就是讓學生們在開始研究樹木之前，能夠先看一眼森林。最好能夠把這個森林地圖印在大腦上，這樣再走到細小的道路上時，也不會迷路。

哈佛的“核心課程”分成七個板塊：外國文化、歷史學、文學和藝術、道德倫理、定量推理、科學和社會分析。計算機學科則屬于科學分支當中的必修和選修課程部分。

查詢哈佛大學本科 （Undergraduate）課程目錄（Course Catalog）可以發現：與計算機科學（Computer Science）有關的課程就有131個結果。如圖1所示。

在這些數量眾多的計算機課程中，有近1/3是計算機基礎類的課程。這些課程不僅理科、工科學生可以選學，人文學科的學生同樣可以學習。

圖1　

下面就簡單介紹幾門所有學生都可以選學的公共計算機課程：

（1）計算機科學1-計算機學科大思維

圖2　

課程描述：本課程主要介紹計算機學科中最重要的發現，在計算機科學中的知識范式。此課程為很少或以前沒有計算機學習背景的學生設計。使用高、低級編程語言探索解決問題；提出了一種計算機系統集成視圖方式；通過編譯器和GUI設計開關電路。檢查相關理論和實踐的局限性。通過說明軟件不可靠和侵犯隱私提出了軟件無法解決的棘手的計算問題以及社會和倫理困境等問題。

（2）計算機科學50-計算機科學概論

圖3　

課程描述：介紹計算機科學的智能企業和編程的藝術。本課程教導學生如何思考算法并有效地解決問題。主題包括抽象、算法、數據結構、封裝、資源管理、安全、軟件工程、和web開發。語言包括C、PHP和JavaScript +SQL，CSS和HTML。問題集的靈感來自真實的生物學領域、密碼學、金融、取證和游戲。使用集中器和無集中器的設計，學生可以沒有編程經驗。

此外，哈佛大學還開設了計算機硬件、軟件和計算機網絡等常規計算機課程，而課程的內容都融入了最前沿的科技創新，每年根據學科的進展增加和修改內容。

通過以上介紹我們可以感受到，世界第一大學的魅力所在。就是無論你在學校學習什么專業，我們都必須構架各種學科的框架。使得學生在學習的過程中不會迷失。

2　牛津大學有關計算機課程的描述

牛津大學在大學生選修課程描述中這樣說道：

計算機科學是關于深層次理解計算機系統和網絡的學科。計算機及其運行的程序是有史以來人類最復雜的產品；如何有效地設計、使用它們提出了巨大的挑戰。面臨這些挑戰的目標是：計算機科學作為一個實踐的學科，如何解決以下基本問題：

●我們如何獲取精確的方式，我們希望計算機系統做什么？

●我們應該相信電腦？我們可以在數學上證明計算機系統我們想要做什么嗎？

●計算機能幫助我們建立模型和調查像地球氣候這樣的復雜系統、金融系統或是我們自己的身體嗎？

●不同的計算機系統如何溝通和合作有效，它可靠嗎？

●可以用電腦學會說英語，或者中文嗎？

●計算機能做人類智慧所能做的一切嗎？

●計算的極限是什么？量子計算機能擴展這些限制嗎？

現在新興的理論回答這些類型的問題，可以立即應用于設計新形式的電腦程序，網絡和系統。這將改變科學、商業、文化和生活在21世紀的所有方方面面。

3　劍橋大學計算機課程描述

劍橋大學在大學生選修課程描述中這樣說道：

什么是計算機科學 （CS）呢？（What is Computer Science？）

想知道魔方和數獨的最佳方式是什么？計算機科學家喜歡拼圖邏輯思維任務一樣，這些畢竟，邏輯思維的最終體現是計算機。所以雖然主題叫“計算機科學”，它涉及的不僅僅是電腦或“它”。

我們認為CS作為信息的研究，現在處于現代社會的中心。計算機科學無處不在：它保證你的Facebook網頁的訪問量；道路交通流的優化；讓我們合理地預測明天的天氣；當你想使用你的手機保證有撥號音。計算機科學已經極大地改變我們生活的世界，和世界需求的計算機科學家創造未來。

不要以為CS是為那些想坐在電腦前，在黑暗的房間里度過他們的余生規劃。CS在劍橋是人誰想要了解現代世界的作品，誰想影響它的未來。我們所教的技能是在這種需求，我們的畢業生都被寵壞的選擇，當談到工作提供了從本地和全球的產業。起薪高，在一定范圍內的行業機會也很多，在我們中間的企業家，我們有更多的份額！

4　我國高校計算機課程各學期設置內容

通過以上世界頂級大學有關計算機學科的描述和計算機課程的學習內容，我們可以看出，計算機課程在大學基礎教育中不僅要大幅度增加還要更深入的融合學習，只有這樣才能順應計算機技術發展的趨勢。

由此我們有理由建議高校的所有專業和學科都必須將計算機課程增加到三到四個學期，各學期計算機課程安排如下：

表1　

應用一種計算機語言開發本專業領域的應用軟件（如音樂專業可以嘗試開發一種音樂處理軟件或是音樂制作軟件。）。

雖然看起來第二學年的計算機課程對于非計算機專業學生來說似乎有難度，但我們的目的并不是真的要按照計算機專業學生來要求他們，而是在這樣的學習中更深入了解計算機學科如何與自己專業相結合。只有嘗試過用計算機專業的眼光來開發，才能在更廣闊的領域應用，也才能更深刻的了解計算機的應用。

通過了解斯坦福大學的網絡計算機課程，可以發現美國大學的計算機軟件開發課程不是計算機專業學生的專利。很多其他專業，甚至文科專業的學生也有選修。而且文科專業的學生經過一個學年的學習，也能開發出一些小游戲了。所以并不是學生能力的問題，很多時候是我們意識的問題。如果我們能摒棄這樣的定式思維，用更加廣闊的胸襟去看待計算機基礎教學的改革，或許我們能夠迎來更加輝煌的信息時代。

［1］Erik Brynjolfsson，Andrew McAfee.Race Against the Machine［M］.電子工業出版社，2014.9.

［2］馮博琴.計算機基礎教育新階段的教學改革與研究［J］.中國大學教育，2004.9：15.

［3］周冰，劉慶華.高等院校計算機公共課程教學改革研究［J］.科技信息，2009（27）：106.

Machine Running；Computer Education Reformation；University Computer Course

Computer Education Reformation in the Second Half of the"Board"

WANG Juan
（Hunan International Economics University，Chenzhou 410014）

1007-1423（2015）31-0035-04

10.3969/j.issn.1007-1423.2015.31.009

王娟（1979-），女，湖南郴州人，碩士研究生，研究方向為計算機網絡、計算機圖形學

2015-10-09

2015-10-25

隨著計算機技術的加速發展，計算機與經濟社會的聯系越來越緊密、越來越重要，未來計算機學科的重要性不言而喻。高校計算機課程的設置也應當順應時代的發展，大幅增加計算機課程的廣度及深度。加速改革計算機課程與各類學科的融合，迎接已經到來的信息大時代。

與機器賽跑；計算機教育改革；高校計算機課程

With the rapid development of computer technology，the connection between computer and economic society is becoming more and more closely，more and more important.The setting of computer course in colleges and universities should also conform to the development of the times，and greatly increase the breadth and depth of computer course.Accelerates the reformation of computer courses and the integration of various disciplines，the arrival of the era of information.